Ученые Институтов Гладстона с коллегами раскрыли устройство необычной противовирусной системы бактерий. В ней короткая молекула ДНК запускает производство токсина, который губит зараженную клетку и мешает вирусу размножаться. Работа опубликована в журнале Molecular Cell.
Речь идет о ретронах VI типа — одном из вариантов бактериальной защиты от фагов. Фаги проникают в клетки бактерий и используют их ресурсы для производства новых вирусных частиц. Некоторые защитные системы останавливают этот процесс ценой гибели зараженной клетки, ограничивая распространение инфекции.
В изученных ранее вариантах ретронов токсический белок уже присутствовал в здоровой клетке, но его действие сдерживала ДНК. Новая система оказалась устроена иначе: до заражения исследователи почти не обнаруживали характерной одноцепочечной ДНК и не видели заметной выработки токсина.
Сначала возникло предположение, что такие ретроны не работают. Но бактерии с ними успешно защищались от фагов, и команда стала искать иной механизм.
Выяснилось, что после заражения количество одноцепочечной ДНК резко увеличивается. Она взаимодействует с РНК, блокировавшей синтез токсина, и снимает этот запрет. Клетка начинает производить небольшой белок, который встраивается в мембрану и нарушает ее работу.
Таким образом, ДНК служит переключателем запуска производства токсина. Это отличается от системы, в которой она удерживает в неактивном состоянии уже готовый опасный белок.
Найти следовые количества ДНК в незараженных клетках помог метод Spacer-seq, использующий компоненты другой бактериальной защитной системы — CRISPR-Cas. Он позволил зарегистрировать активность, которую не замечали стандартные методы.
Авторы рассчитывают использовать обнаруженный принцип для создания молекулярных датчиков и переключателей генов. Малые токсические белки также рассматривают как возможную основу будущих противомикробных технологий.
Ранее ученые объяснили, как бактерии постоянно модифицируют свои токсины.